本申請(qǐng)涉及超疏水涂層，具體涉及一種生物基超疏水復(fù)合涂層、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、超疏水材料是一種特殊的表面處理材料，它們具有極高的水接觸角(通常大于150°)和低滾動(dòng)角(通常小于10°)，這使得水滴在材料表面會(huì)形成近乎完美的球形，并且易于滾動(dòng)帶走灰塵等雜質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)自清潔效果。近年來，超疏水材料的發(fā)展引起了廣泛的關(guān)注，其在防污自潔、溢油處理、防護(hù)涂層、自愈材料和傳感器等方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。超疏水材料的超疏水特性與材料表面的粗糙度及表面能密切相關(guān)。超疏水材料通常具有微米或納米級(jí)別的表面粗糙結(jié)構(gòu)，當(dāng)液滴與這種粗糙表面接觸時(shí)，實(shí)際接觸面積減小，導(dǎo)致表面能降低；材料的表面能越低，其對(duì)水的親和力就越小，從而可增強(qiáng)材料的疏水性。

2、刻蝕、溶膠-凝膠、氣相沉積及飛秒激光等方法是目前調(diào)控超疏水材料表面的粗糙度的主要方法，這些方法面臨耗時(shí)費(fèi)力、工藝繁瑣復(fù)雜、成本高昂而無法大規(guī)模推廣的問題。而在低表面能材料方面，含氟化合物，如聚四氟乙烯(ptfe)、氟化聚合物是目前使用最普遍的具有低表面能的超疏水材料之一，具有較好的疏水性能，但用這類材料制作疏水涂層已被證實(shí)會(huì)對(duì)生物的健康和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重危害。

3、生物基超疏水涂層是一種利用生物基材料制成的特殊表面處理材料，它具有極高的水接觸角和低滾動(dòng)角，能夠使水滴在表面形成近乎完美的球形，并且易于滾動(dòng)帶走灰塵等雜質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)自清潔效果，天然長鏈脂肪酸是開發(fā)穩(wěn)定超疏水材料的理想選擇，因?yàn)樗鼈儾粌H具有優(yōu)異的生物相容性和環(huán)境友好性，而且能有效降低材料表面的表面能，從而增強(qiáng)其疏水性。目前來源于生物質(zhì)的天然長鏈脂肪酸大多以“浸涂”的方式包覆于材料表面，脂肪酸與材料只能基于氫鍵或分子鏈纏繞等原理結(jié)合從而導(dǎo)致穩(wěn)定性不強(qiáng)，表現(xiàn)為生物基超疏水性涂層易于喪失的問題。

4、因此，亟需開發(fā)一種高穩(wěn)定性的生物基超疏水涂層的制備工藝以解決現(xiàn)在的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)的目的在于提供一種生物基超疏水復(fù)合涂層、制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中生物基超疏水涂層穩(wěn)定性不強(qiáng)，易于喪失的技術(shù)問題。

2、為達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦录夹g(shù)方案：

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N生物基超疏水復(fù)合涂層的制備方法，其包括以下步驟：

4、s1.制備硅氧烷改性的蓖麻油基聚氨酯雜化溶液；

5、s2.合成油酸基硅烷偶聯(lián)劑；

6、s3.用s2獲得的油酸基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)二氧化硅進(jìn)行改性，獲得超疏水性改性二氧化硅，將超疏水性改性二氧化硅加入異丙醇中，獲得超疏水改性二氧化硅溶液；

7、s4.在基材表面依次噴涂硅氧烷改性的蓖麻油基聚氨酯雜化溶液和超疏水改性二氧化硅溶液，固化后獲得所述生物基超疏水復(fù)合涂層。

8、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N生物基超疏水復(fù)合涂層，其通過前述制備方法制備。

9、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝饲笆錾锘杷畯?fù)合涂層在制備超疏水材料和產(chǎn)品中的應(yīng)用。

10、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N生物基超疏水復(fù)合涂層、制備方法及應(yīng)用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具備以下有益效果：

11、1.本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳锘杷畯?fù)合涂層的制備方法中，合成了一種新型的偶聯(lián)劑(油酸基硅氧烷)，該偶聯(lián)劑基于硅羥基縮合將長鏈的生物基長鏈烷烴負(fù)載于二氧化硅表面，獲得一種綠色的低表面能的納米材料。

12、2.本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳锘杷畯?fù)合涂層的制備方法中，合成了一種帶硅氧烷側(cè)基和由硅氧烷封端的蓖麻油基聚氨酯，以提供大量能與納米材料共價(jià)鍵合的硅氧鍵。

13、3.本申請(qǐng)?zhí)峁┑纳锘杷畯?fù)合涂層的制備方法中，采用交替噴涂硅氧烷改性的蓖麻油基聚氨酯和油酸基硅烷偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅制備超疏水表層，二氧化硅在材料表面構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)，油酸硅烷的長鏈碳用于降低材料的表面自由能，硅氧烷改性的生物基聚氨酯用于粘結(jié)基材與二氧化硅，三者協(xié)同作用下，實(shí)現(xiàn)材料表面穩(wěn)健的超疏水性。與現(xiàn)有技術(shù)通過基于氫鍵、分子鏈纏繞或酯化反應(yīng)的技術(shù)相比，本申請(qǐng)制備的超疏水復(fù)合涂層的穩(wěn)健性更強(qiáng)，適合應(yīng)用于任何基材表面，易于擴(kuò)大，方便操作。

技術(shù)特征：

1.一種生物基超疏水復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s1具體步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述惰性氣體為氬氣，所述光引發(fā)劑為安息香二甲醚，其在第一混合物中的質(zhì)量占比為1％～4％。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，紫外光的波長為300～400nm，光強(qiáng)度為1200～1500mw；步驟(3)中，所述加熱反應(yīng)溫度為60～75℃，反應(yīng)時(shí)間為4～6h；步驟(5)中，降溫后的溫度為35～45℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s2具體步驟為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述紫外光的波長為300～400nm，光強(qiáng)度為1200～1500mw，照射時(shí)間為20～24h；所述光引發(fā)劑為安息香二甲醚，其在第二混合物中的質(zhì)量占比為1％～4％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述s3的具體步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，s4中，所述基材的材質(zhì)為玻璃、金屬、木材、混凝土、紡織品中的至少一種。

9.一種生物基超疏水復(fù)合涂層，其特征在于，其通過權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述制備方法制備。

10.權(quán)利要求9所述生物基超疏水復(fù)合涂層在制備超疏水材料和產(chǎn)品中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種生物基超疏水復(fù)合涂層、制備方法及應(yīng)用。該生物基超疏水復(fù)合涂層的制備方法采用交替噴涂硅氧烷改性的蓖麻油基聚氨酯和油酸基硅烷偶聯(lián)劑改性納米二氧化硅制備超疏水表層，二氧化硅在材料表面構(gòu)筑粗糙結(jié)構(gòu)，油酸硅烷的長鏈碳用于降低材料的表面自由能，硅氧烷改性的生物基聚氨酯用于粘結(jié)基材與二氧化硅，三者協(xié)同作用下，實(shí)現(xiàn)材料表面穩(wěn)健的超疏水性。與現(xiàn)有技術(shù)中通過基于氫鍵、分子鏈纏繞或酯化反應(yīng)的技術(shù)相比，本申請(qǐng)制備的超疏水復(fù)合涂層的穩(wěn)健性更強(qiáng)，適合應(yīng)用于任何基材表面，易于擴(kuò)大，方便操作。

技術(shù)研發(fā)人員：孟鴛,盧小菊,張定邦,楊翔宇,汪召豪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6